中水脫氮實(shí)驗(yàn)研究

崔佳

(中鐵上海工程局市政工程有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441000)

中水脫氮實(shí)驗(yàn)研究

崔佳

(中鐵上海工程局市政工程有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441000)

目前中水廠處理采用的基本工藝對(duì)去除污水中氮的效果不好，易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。由于中水廠出水中氮的含量相對(duì)較低，屬于微污染水，不適合采用化學(xué)方法進(jìn)行去除，要去除這種水質(zhì)中的氮考慮采用生物法脫氮。本項(xiàng)目先研究了在慢濾狀態(tài)，陶粒生物慢濾池對(duì)氮的去除效果，繼而改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置在慢濾池后加入碎石曝氣段及石英砂快濾段，有效地提高了氮的去除效果，氮的去除率基本上都在14%以上，最好時(shí)對(duì)氨氮去除率可達(dá)到28.57%以上。

中水處理;慢濾;脫氮;生物脫氮

中水廠處理的基本工藝“混凝－沉淀－過(guò)濾－消毒”，對(duì)去除水中的懸浮物、部分有機(jī)物以及磷的效果比較好，而對(duì)于污水中氮的去除效果較差，使得出水含氮量偏高，易造成回用水的富營(yíng)養(yǎng)化［1］。隨著水質(zhì)污染(尤其是有機(jī)物質(zhì)的污染)日益嚴(yán)重，以及人們對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求不斷提高，對(duì)中水中氮的去除就顯得尤為重要。本項(xiàng)目將生物陶粒作為濾料應(yīng)用于慢濾池中，組成慢濾段、曝氣段、快濾段的實(shí)驗(yàn)裝置并研究了該裝置的除氮效果。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

慢濾實(shí)驗(yàn)裝置、蠕動(dòng)泵、pH測(cè)定儀、COD消解儀、GDS-3光電式渾濁度儀、GB722分光計(jì)。

1.2 研究方法

經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析和研究陶粒和慢濾池的工作機(jī)理及其特點(diǎn)，采用一種新的研究方法:將生物陶粒作為濾料應(yīng)用于慢濾池中，結(jié)合陶粒和慢濾的共同特點(diǎn)構(gòu)造出一種新型實(shí)驗(yàn)裝置。本項(xiàng)目先研究了在慢濾狀態(tài)下，生物濾池對(duì)氮的去除效果，繼而改進(jìn)實(shí)驗(yàn)工藝在慢濾后加入曝氣段［2］及快濾段。

1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.3.1 確定實(shí)驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定氨氨

廢水中的氮以有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽4種形態(tài)存在。由于時(shí)間原因，本項(xiàng)目對(duì)氨氮的去除率進(jìn)行測(cè)定，參照國(guó)家環(huán)保局編寫的《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第三版)》［3］氨氮測(cè)定方法采用“納氏試劑比色法”GB722分光計(jì)法。按標(biāo)準(zhǔn)方法配置NH4+－N標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.2 掛膜

對(duì) BAF(曝氣生物濾池，Biological aerated filter)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行反沖洗，利用小池塘的水(考慮到微生物的生長(zhǎng)可能需要一些生長(zhǎng)因子，且為了保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，加入一定量的氯化銨以及葡萄糖，但是這并不是必需的)馴化得到具備SND(同步硝化/反硝化)功能的生物膜。

掛膜時(shí)先將污水注滿濾池，并進(jìn)行悶曝，一周后改成小流量進(jìn)水(有出水即可)，并使微生物逐漸適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)，水力停留時(shí)間為12 h。

掛膜運(yùn)行10天以后開(kāi)始有小生物膜塊，呈淺綠色，繼續(xù)運(yùn)行。

大約30天后有明顯生物膜出現(xiàn)開(kāi)始測(cè)定進(jìn)出水氨氮含量，連續(xù)測(cè)定5天后當(dāng)對(duì)NH4+－N去除率達(dá)到80%時(shí)，認(rèn)為掛膜成功。

1.3.3 在不同濾速(停留時(shí)間)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)測(cè)定在不同濾速下對(duì)氨氮的去除效果。濾速的確定:采用逐個(gè)帶入的方法，從成滴不成流逐個(gè)加大，測(cè)定不同濾速下進(jìn)出水的分光度，通過(guò)氮含量標(biāo)準(zhǔn)曲線換算出進(jìn)出水的氮含量，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)第一階段采用單級(jí)慢濾裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(如圖1)，BAF實(shí)驗(yàn)裝置由有機(jī)玻璃制成，直徑為12.15 cm，高為178 cm，填料為陶粒，粒徑為2～5 cm，沿填料層每隔20.1 cm設(shè)一個(gè)取樣口。承托層為大顆粒陶粒，壁厚為1 cm，填料層厚為129 cm。

圖1 單級(jí)無(wú)氧慢濾脫氮實(shí)驗(yàn)裝置

圖2 加曝氣段脫氮實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)第二階段在陶粒慢濾實(shí)驗(yàn)裝置后面添加碎石曝氣段和石英砂快濾段組成實(shí)驗(yàn)裝置(如圖2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 單級(jí)無(wú)氧慢濾脫氮效果分析

由表1及圖3可以看出，該裝置有一定的除氮效果且相對(duì)來(lái)說(shuō)濾速慢的效果較好。分析認(rèn)為除氮效果可能由于微生物的作用，微生物本身的生長(zhǎng)就需要吸收一部分氮，同時(shí)一些微生物如反硝化細(xì)菌在無(wú)氧狀態(tài)下可以將氮分解掉［4］。不過(guò)同時(shí)也發(fā)現(xiàn)這種裝置脫氮效果均在10%以下。我們考慮可能是在無(wú)氧狀態(tài)下，硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌等好氧微生物的生長(zhǎng)受到抑制，這些微生物對(duì)氮的去除效果可能造成了很大的影響，所以在實(shí)驗(yàn)后期我們又改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置，在陶粒慢濾池后面加碎石曝氣裝置和石英砂有氧快濾裝置繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這種裝置可使在無(wú)氧慢濾池中受到抑制的微生物活力上升，加速生長(zhǎng)和繁殖，進(jìn)而促進(jìn)氮的去除，實(shí)驗(yàn)表明這種做法除氮效果很好。

表1 單級(jí)無(wú)氧慢濾脫氮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖3 單級(jí)無(wú)氧慢濾脫氮效果圖

2.2 加曝氣段脫氮效果分析

加入曝氣裝置后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，同一濾速下三階段處理效果對(duì)比見(jiàn)圖4、5。

由表2和圖4、5可以看出在加了曝氣裝置后氨氮的最終去除效果相當(dāng)明顯，最終出水(也就是石英砂出水)氮的去除率在14%以上，去除率最高可達(dá)到28.57%。而只經(jīng)過(guò)大圓柱無(wú)氧慢濾過(guò)程的去除率只有10%左右，且多數(shù)在10%以下，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置的除氮效果有了大大提高。同時(shí)我們也注意到只經(jīng)過(guò)曝氣后的出水(即鵝卵石管)氮的去除率并沒(méi)有太大的變化，說(shuō)明石英砂快濾階段對(duì)實(shí)驗(yàn)的作用非常大。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，可能該裝置內(nèi)有一些硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌等好氧微生物的生長(zhǎng)，只是由于加裝不久，用肉眼難以辨別。同時(shí)可以看出對(duì)于同一濾速下測(cè)定的不同數(shù)據(jù)結(jié)果效果逐次明顯，這可能是由于濾速剛切換的影響。在大圓柱0.055 m/h濾速下前面幾組去除率異常的原因可能是剛加裝的實(shí)驗(yàn)裝置雖經(jīng)過(guò)大量洗滌但是仍有一些物質(zhì)殘留所致，或者某種特殊環(huán)境還未形成。

表2 加入曝氣裝置后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖4 大圓柱濾速為0.055m/h時(shí)除氮效果

圖5 大圓柱濾速為0.176 m/h時(shí)除氮效果

3 結(jié)論

通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論:只有慢濾段狀態(tài)下氮的去除率較低。慢濾后加入曝氣段及快濾段后，曝氣段的去除率有所提升，但提升不明顯，而快濾段后最終出水氨氮去除率均在14%以上，最好的時(shí)候去除率達(dá)到了28.57%。由此說(shuō)明由慢濾段、曝氣段、快濾段組成的工藝對(duì)中水中微量氮去除效果好。本實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)需外加碳源，降低了運(yùn)行成本并避免造成二次污染，效果明顯，且投資少，運(yùn)行成本低，該研究結(jié)果可用于中水廠設(shè)計(jì)的參考。

［1］ 王鼎臣.水處理技術(shù)及工程實(shí)例［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.10－189.

［2］ 齊兵強(qiáng)，王占生.曝氣生物濾池在污水處理中的應(yīng)用［J］.給水排水，2000，26(10):4－8.

［3］ 國(guó)家環(huán)保局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］.第3版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1997.

［4］ 卜全民，畢軍，袁增偉，等.生物接觸氧化流化床處理氨氮污水的實(shí)驗(yàn)研究［J］.水資源保護(hù)，2008(5):96－100.

The Experimental Research on the Denitrification of Intermediate Water

CUI Jia
(Municipal Engineering of China Shanghai Civil Engineering Group Co.，Ltd，Xiangyang 441000，China)

These days，the effect of the basic treatment techniques of intermediate water is not good，which is used by sewage treatment plant to remove nitrogen，which lead to the eutrophication of water bodies easily.Chemical methods are not suitable to get rid of nitrogen from intermediate water，which is micropolluted water and the content of nitrogen is relatively low.Bio-denitrification is an effective way.The removal of nitrogen is studied by using slow ceramic filtration in slow water filter in this experiment.In the improvement of the experiment device，the powdered stone-aeration and quick quartz sand filter are added to after slow ceramic filtration，of which the removal rate of nitrogen is more than 14%，and the best is more than 28.57%.

reclaimed water treatment; slow water filter; denitrification; bio-denitrification

X703

B

2095－1671(2011)02－0081－04

2010-11-30;

2011-01-25

崔佳(1987—)，男，安徽蚌埠人，助理工程師，從事工作:工程施工技術(shù)指導(dǎo)與管理。